Биологи увидели ДНК внутри хромосомных «затычек»

Биологи увидели ДНК внутри хромосомных «затычек»

Коллектив биологов и физиков из Университета северной Каролины разработал новый метод на основе атомно-силовой микроскопии, который позволяет проследить движение ДНК как снаружи, так и внутри ДНК-белковых комплексов. Этот метод позволил исследователям рассмотреть в деталях теломеры — «затычки» на концах хромосом, работа которых имеет ключевое значение для контроля молекулярного старения и предотвращения ракового перерождения. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Метод, позволяющий рассмотреть на микрофотографиях отдельно ДНК и белок авторы назвали DREEM (Dual-Resonance-frequency-Enhanced Electrostatic force Microscopy), что можно перевести как электростатическая атомно-силовая микроскопия, усиленная двойным резонансом. В общих чертах ее принцип работы мало отличается от обычной атомно-силовой микроскопии: исследуемый препарат наносится на подложку, а затем ощупывается с помощью тончайшей иглы-кантилевера (примерно так же игла граммофона ощупывает звуковую дорожку на пластинке).

Отличие нового метода заключается в том, что на подложку подается переменное электрическое напряжение. В результате игла-кантилевер «чувствует» не только механические подъемы и провалы на поверхности молекул, но и реагирует на их заряд. Поскольку заряд ДНК (в целом отрицательный) отличается от заряда ДНК (преимущественно положительного), DREEM позволяет «видеть», где находится какая молекула. Интересно, что таким образом можно получать данные не только о молекулах, экспонированных на поверхности, но и о том, что спрятано внутри молекулярного комплекса.

Принцип нового метода исследователи подробно изложили в статье, вышедшей пару недель назад в Molecular Cell. В новой статье тот же коллектив описывает применение метода DREEM для изучения теломер.

Теломеры представляют собой ДНК-белковый комплекс, который находится на концах хромосом почти у всех ядерных организмов. Его существование объясняется тем, что обрыв на конце ДНК является «аварийным сигналом» для клетки — он может быть свидетельством опасного двуцепочечного разрыва внутри хромосомы (ферменты «не видят» разницы между концом и телом хромосомы). Чтобы предотвратить ненужную в данном случае «аварийную реакцию», существуют специальные белки, которые прячут концы хромосом внутрь белкового комплекса. ДНК при этом сворачивается в петлю, так называемую Т-петлю.

Ключевым белком теломеры, который обеспечивает существование Т-петли у человека, является TRF2. Он уже хорошо изучен в изолированных системах благодаря рентгеноскопическому методу. Однако, как именно TRF2 формирует структуры Т-петли внутри клеток, до сих пор было не понятно.

В новой работе исследователи показали, что TRF2 прячет ДНК внутри «шубы» из связанных друг с другом молекул. При этом, вопреки ожиданиям биологов, не вся нуклеиновая кислота оказывается связанной с TRF2 — часть ее выпетливается и, как установили авторы, привлекает к теломере другие важные ферменты. Например, «вызывает» теломеразу — белок, удлиняющий теломеры.

Необходимость удлинения теломер и существование специального фермента для этого процесса была предсказана Оловниковым теоретически на основании понимания особенностей механизма репликации ДНК. В отличие от РНК-синтезирующих ферментов, ферменты, которые синтезируют ДНК обязательно требуют затравки (праймера) для начала синтеза. Из этого следует, что без изобретения специального механизма поддержания концов обычные ферменты репликации не могут справится с задачей сохранения линейных хромосом.

Александр Ершов

N+1

Похожие новости:
Биологи МГУ увидели причину старения клеток в тепловом шоке
Испытываемый клетками кратковременный тепловой стресс приводит к их старению. К такому выводы пришли российские ученые, авторы статей в журналах Nucleic Acids Research и Cell Cycle. Коротко об исследованиях сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».Тепловой шок — один из наиболее изученных ..
2016-03-23 3114 0 Научные открытия
1
Биологи нашли нейроны магнитной навигации в мозге голубей
Изучая почтовых голубей, биологи из Америки обнаружили в их мозге обособленную группу нейронов, отвечающих за обработку информации, необходимую птицам для ориентации в пространстве, тем самым помогая им прокладывать курс при длительных перелетах. Обнаруженный ученными «биокомпос» помогает птицам ориентироваться по магнитному ..
2012-05-2 1752 0 Научные открытия
0
Описан самый ранний пример живорождения
Знаете ли вы, что миром правят амниоты? Они окружают свои эмбрионы специальной защитной оболочкой, которая помогает зародышу выжить. Это и позволило им завоевать планету. Млекопитающие, как правило, удерживают «спелёнутое» таким образом потомство внутри своих тел, рождая живых детёнышей. А, скажем, ..
2012-03-16 1700 0 Научные открытия
0
На глубине обнаружили новый вид членистоногих
На глубине 1890 метров от от уровня моря, в пещерах Абхазии была обнаружена новая особь вида ногохвосток, размер этого представителя не превышает четырех миллиметров.. Местом исследования ученым послужила пещера Кубера-Воронья, которой занимались одновременно биологи португальского института ..
2012-04-23 1578 0 Научные открытия
0
Ученые впервые синтезировали ДНК с тремя парами оснований
Американские ученые из TSRI (The Scripps Research Institute, Исследовательский институт Скриппса) впервые синтезировали ДНК с тремя парами оснований и вырастили на ее основе культуру бактерий, способных к самовоспроизводству. Биологи представили свою работу в журнале Nature, кратко с ее результатами можно ..
2014-05-08 1598 0 Научные открытия
0
Биологи раскрыли тайну неуправляемого деления раковых клеток
Группа биологов из Института Гульбенкяна в Португалии сумели понять, как материнская клетка при делении распределяет среди дочерних клеток правильное количество центриолей — органелл, участвующих в формировании клеточного центра и веретена деления, и отклонения в численности которых может спровоцировать рак. ..
2016-04-23 2116 0 Научные открытия
0
Биологи разглядели работу нейронов в мозге малька
Биологи научились видеть работу нейронов в мозге свободно движущихся животных и проследили затем, о чем думает малёк данио-рерио во время охоты на инфузорию. Работа опубликована в журнале Current Biology группы Cell, а ее краткое содержание пересказывает ScienceNow. Метод основан на использовании ..
2013-02-2 1779 0 Научные открытия
0
Физики увидели «нанозвезды» на фоне «сверхпроводящей вселенной»
Российские физики вместе с французскими коллегами впервые увидели возбужденные состояния вокруг единичных магнитных атомов железа. Они обнаружили, что магнитные атомы создают возмущения, которые выглядят как осциллирующие «нанозвезды» на фоне «сверхпроводящей вселенной». Результаты своих исследований авторы ..
2015-10-13 1639 0 Научные открытия
-1
Ученые выявили белок, стимулирующий иммунитет к вирусам
Группа биологов под руководством Бет Лэвин из Юго-Западного университета Техаса в Далласе (США) обнаружила один из ключевых белков, управляющих защитной реакцией клетки на попадание в нее вируса, изучая процесс проникновения вируса иммунодефицита внутрь человеческих клеток. Известно, что иммунитет всех позвоночных ..
2013-02-4 1526 0 Научные открытия
0
Ученые обнаружили метод избавления мозга от мусора
Научные работники сразу из нескольких институтов выявили еще неизвестный еще для науки механизм, с помощью которого мозг может «избавляться» от «мусора». Стоит подчеркнуть, собственно в человеческом организме любой орган изготавливает «мусор» и мозг не выбился из привычных рамок. Конечно, собственно процесс ..
2012-09-8 2886 0 Научные открытия
0
Ученые впервые увидели движение атома в кристалле
Ученые из США, Японии и Австралии впервые наблюдали движение атома внутри объемного материала. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Окриджской национальной лаборатории. Ученые наблюдали диффузию ..
2014-10-15 1702 0 Научные открытия
0
Ученые превратили клетки кожи в клетки печени
Ученые из института Университета Калифорнии Гладстон, Сан-Франциско (UCSF), сделали важный прорыв: они нашли способ преобразовать клетки кожи в зрелые, полностью функционирующей клетки печени, которые продолжают функционировать даже после пересадки лабораторным животным. Исследователь Шэн Дин отметил, что им удалось ..
2014-02-24 2177 0 Научные открытия
0
Ученые объяснили асимметрию чтения ДНК
Молекулярные биологи из Массачусетского технологического института обнаружили один из механизмов, который позволяет объяснить асимметрию транскрипции ДНК у человека и других ядерных организмов. Статья с описанием работы опубликована в журнале Nature, кратко о ней пишет пресс-служба MIT. В ходе исследования ученые ..
2013-06-25 1562 0 Научные открытия
0
Объяснена неуязвимость инфузорий-экстремалов к холоду
Итальянские биологи из Университета Камерино выяснили, что именно придает одноклеточному организму Euplotes focardii способность выживать в холодных антарктических водах и справляться с высокой концентрацией кислорода. Для этого ученые сравнили гены нескольких видов простейших. Пресс-релиз исследования опубликован ..
2016-07-19 1585 0 Научные открытия
0
В МГУ открыли ранее неизвестный способ регуляции клеточной подвижности
Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили, что протеинкиназа LOSK регулирует внутриклеточное распределение динактина – сложного белка, необходимого в том числе для транспортировки веществ внутри клетки. Свое исследование они опубликовали в журнале Cytoskeleton.Клеточная подвижность определяет множество процессов, жизненно важных ..
2016-03-19 1317 0 Научные открытия
2